经营朝鲜与西域。
秦汉之际，燕人卫满在朝鲜半岛称王，以王险（今朝鲜平壤）为都城。惠帝时，卫满与汉约定，为汉外臣保塞。卫满逐渐征服真番、临屯，疆域达数千里。传王位至孙子右渠时，拒绝入朝，并大量引诱汉朝逃亡的人。
元封二年（前109年），汉发兵从海陆两路攻入朝鲜。次年，朝鲜大臣杀右渠降汉，汉设立真番（治今朝鲜黄海南道信川郡）、临屯（治今江原南道江陵）、乐浪（治今朝鲜平壤南）、玄菟（治今朝鲜咸镜南道咸兴）四郡。
经过二十余年经营，武帝时代的中国疆域，东抵日本海、黄海、东海及朝鲜半岛中北部，北逾阴山，西至中亚，西南至高黎贡山、哀牢山，南至越南中部和南海，较秦时扩大近一倍。
汉在少数部族聚居区实行郡县和部族首领双重统治，尊重当地习俗，并给予不收赋税的优惠。
汉在西域及中西交通方面，同样取得了很大进展。
匈奴在元狩四年（前119年）遭遇大败后，逐渐向西北迁徙，西域成为汉匈争夺的焦点。元鼎二年（前115年），武帝派张骞再次出使西域，联络乌孙，欲结和亲，共击匈奴。此行虽没有达到目的，但张骞派出的副使到达大宛（位于今中亚费尔干纳盆地）、康居（位于今巴尔喀什湖和咸海之间）、大月氏、大夏（古希腊巴克特里亚王国，位于今阿富汗北部）等国，与这些国家建立了联系。
元封三年（前108年），汉派兵征服北道的楼兰（今新疆罗布泊西）、姑师（后称车师，今新疆吐鲁番），控制了西域门户。
元封六年（前105年），武帝将细君公主嫁给乌孙王，结和亲，进一步巩固了汉对西域的控制。中国与西方世界的交通从此畅通无阻，由于当时的贸易主要以丝绸为主，因此这条道路被誉为“丝绸之路”。
元封元年（前110年）岁首十月，武帝第一次领兵北巡。十八万骑兵分十二部，浩浩荡荡，从云阳出发，经上郡、西河、五原，出长城，北登单于台，至朔方，临北河，在那里举行了盛大的阅兵仪式。他派使者向单于宣战：“南越王头已县（悬）于汉北阙矣。单于能战，天子自将待边；不能，亟来臣服。何但亡匿幕北寒苦之地为！”
单于大怒，立斩接待使者的官吏，扣押汉使者，但却不敢应战。
